TA15钛合金电子束焊焊接接头力学性能

钛合金材料以及相关制造技术是实现飞机先进性的重要基础之一,电子束焊接是钛合金板材一种先进的焊接形式.对TA15钛合金板材电子束焊接试样进行了金相分析和静力试验、疲劳试验和扫描电镜(SEM)分析.结果表明,TA15板材电子束焊焊接接头的焊缝、热影响区和母材的微观组织差别明显;焊缝韧性降低,抗拉强度高于母材;热影响区尺寸较小,在1～2 mm左右,是焊接接头的薄弱部位;疲劳裂纹大多萌生于焊接热影响区区域,疲劳破坏试样断口的SEM分析表明,疲劳裂纹大多起源于焊接热影响区的气孔处.     

微量氢对电子束焊接Ti-6Al-4V钛合金疲劳寿命的影响

对Ti-6Al-4V钛合金电子束焊接试样进行高温气体渗氢,研究了置氢对显微组织形态的影响,并对微量氢对Ti-6Al-4V疲劳寿命的影响进行考察。显微组织研究结果表明:置氢浓度低于0.120 wt%时,氢以固溶态存在于合金中,并未形成氢化物;位错在次生的α、β相区聚集,α/β相界往往是裂纹萌生的根源。疲劳实验结果表明:随置氢浓度的增加,疲劳寿命大幅下降;这是由于微量氢的存在降低了Ti-6Al-4V的韧性,并加速疲劳裂纹的扩展,从而降低了疲劳寿命。     

TC17钛合金电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展规律及疲劳剩余寿命

首先通过试验取得母材及焊接接头的疲劳裂纹扩展速率,然后结合TC17钛合金电子束焊接接头CTOD试验结果及裂纹容限计算值,以估算其疲劳剩余寿命.结果表明:在低应力水平或低△K下,TC17电子束焊缝的da/dN数据与母材的基本相当;然而随着应力水平的增加,焊缝的da/dN值越来越大.在初始裂纹尺寸相同的情况下,TC17合金电子束焊缝与母材疲劳裂纹扩展寿命曲线存在交叉点.当应力幅大于交叉点应力幅时,TC17母材疲劳裂纹扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要高于相应焊缝的剩余寿命;当应力幅小于交叉点应力幅时,TC17母材扩展到临界裂纹尺寸的剩余寿命要低于相应焊缝的剩余寿命.     

TA15钛合金与304不锈钢的电子束焊接

对TA15钛合金和304不锈钢的电子束焊接进行了研究,对接头显微组织、相组成和显微硬度进行了分析.结果表明,TA15与304不锈钢电子束焊接性较差,在较小的热应力下即在焊缝内产生大量裂纹.焊缝内生成连续分布的化合相,主要包括TiFe2,TiFe,Cr2Ti等,脆性化合物的产生是裂纹形成的根本原因.焊缝区内显微硬度明显高于母材,且TiFe2的硬度高于TiFe相,贯穿裂纹在TiFe2相富集的区域产生.二者的直接电子束焊接难以实现,需要添加中间层以改善焊缝的冶金条件,改变化合物的种类和分布,从而实现可靠连接.     

组织不均匀性对TA15电子束焊接接头疲劳裂纹扩展的影响

采用一种水平切取疲劳试样的方法,研究厚板TA15合金电子束焊接接头的焊缝(WS)和热影响区(HAZ)的显微组织、硬度、疲劳裂纹扩展速率以及疲劳断口形貌。结果表明:在距焊缝顶端同样高度时,热影响区的组织不均匀性最大;从焊缝顶端到底部,焊缝的α′马氏体组织细化,但焊缝的组织不均匀性增大;受较高的组织不均匀性的影响,热影响区的疲劳裂纹扩展速率比焊缝的高,疲劳断口形貌反映了这种宏观上的差别。     

钛合金电子束焊接接头的氢行为

采用恒载电解充氢的方法和X射线衍射分析方法，研究了Ti1023电子束焊接接头引起氢致开裂氢含量门槛值以及Ti1023合金基体与焊缝中由于相成分的不同造成对氢致开裂的敏感性的差异；同时通过扫描电镜分析了不同充氢状态下试件的断口特征。采用等效人工时效的方法，借助离子探针分析技术，对Ti1023合金电子束焊接接头中氢的动态行为进行了研究。     

TA15钛合金潜弧焊焊接接头疲劳损伤研究

本文对TA15钛合金潜弧焊焊接接头性能进行了研究,结果表明,TA15钛合金潜弧焊焊缝晶粒粗大,热影响区晶粒尺寸过渡明显,焊缝与热影响区界限不明显.焊接件的疲劳试验结果表明,潜弧焊焊接接头的疲劳性能较母材有较大的下降,距焊缝中心线距离为6mm～14mm的焊接区域是焊接接头的薄弱部位,疲劳裂纹大多萌生于此区域.     

钟罩型电子束焊接接头的疲劳寿命分析

利用MSC公司的系列软件,模拟试验加载条件,将TC4钛合金钟罩型电子束焊接试件划分成焊缝、热影响区和母材3个区域,同时考虑热影响区材料强度的梯度分布,建立有限元模型,详细分析了焊件中的应力和疲劳寿命分布,沿不同观察路径考察了应力分布的规律,并将疲劳寿命分析结果与试验结果进行了比较.结果表明,焊缝对焊件的受力分布有明显影...     

TA12钛合金电子束焊接组织性能及残余应力分析

采用电子束焊接TA12钛合金薄板焊缝表面成形良好,焊缝区以马氏体组织为主,细小的稀土相呈均匀弥散分布状态;随着距焊缝距离的增加,稀土相尺寸逐渐增大,数量逐渐减少,并逐渐趋于球形,沿接头呈一定的规律性分布.小孔法残余应力测试结果表明,垂直于焊缝方向残余应力以纵向应力主,应力呈梯度分布,横向应力较低;焊缝区为纵向拉应力区,应力峰值低于其屈服强度,横向应力为较小的压应力;沿焊缝试板中心区(±20 mm范围内)焊接残余应力分布趋于稳定.     

Investigation on the Effect of Electron Beam Weld Shape on Fatigue Performance of Thickness Titanium Alloy

Different weld shapes of 45mm thickness TA15 titanium alloy were obtained by choosing appropriate electron beam welding parameters,and the influence of weld shape on fatigue performance of the joints was investigated by analytic hierarchy process.The results show that four typical weld shapes were formed,according to their geometry characters,which are respectively named as bell shape,funnel shape,nail shape,and wedge shape.Weld shape effect the fatigue life and dispersion of the experiment data of the joint.The sequencing of fatigue performance of the joints with four different shapes by analytic hierarchy mathematical model is bell shape,funnel shape,wedge shape,and nail shape.It is validated by trial results that the analytic hierarchy mathematical model is effective and practical.     

力学失配对电子束焊接接头疲劳裂纹扩展行为的影响

研究了高温合金电子束焊接接头区的疲劳裂纹扩展行为,深入分析了接头区力学失配对疲劳裂纹扩展方向及疲劳裂纹扩展速率的影响规律。结果表明,由于力学不均匀性的影响,电子束焊接接头的疲劳裂纹扩展具有不稳定性,位于高匹配焊接区的疲劳裂纹偏离原裂纹扩展方向,跨越焊接区与母材,呈复合型扩展;焊接区疲劳裂纹的集团使得裂纹尖端有效应力强度因子减小,因而焊缝区裂尖局部有效裂纹扩展驱动力下降,导致接头的疲劳裂纹扩展速率下     

TA15钛合金焊接接头性能与断裂行为研究

对TA15钛合金氩弧焊和电子束焊焊接接头的性能与微观组织进行了分析研究,并结合断口观察,对其断裂行为进行了研究.结果表明,两种焊接接头强度均与母材相当,而塑性明显降低.焊接接头热影响区组织均呈现从粗大等轴组织到魏氏组织的过渡变化特征.疲劳断裂位置一般位于靠近熔合线的焊缝区域,主要原因是此区域存在组织突变和熔合线气孔.焊接气孔对接头疲劳性能影响较大.两种焊接接头疲劳断口特征存在明显区别.     

退火对TA15钛合金组织与性能的影响

研究了退火对TA15钛合金大锻件强度的影响。结果发现TA15钛合金的强度随退火温度的升高而增加 ,而塑性随退火温度的升高而降低 ,二次退火对其强度和塑性影响不明显。金相观察表明 ,退火温度增高 ,等轴α相减少 ,β转变组织增多。结果表明 ,适当提高退火温度有利于强度的提高。     

TA5钛合金焊板的疲劳断口分析

用扫描电镜对TA5钛合金焊接板件不同部位的疲劳裂纹扩展速率试验后的试样断口进行了分析.结果表明,基材、焊缝区及热影响区试样的断口形貌宏观上由众多小面组成;微观下,小面上有典型的疲劳辉纹.焊缝区和热影响区试样的辉纹间距较基体区的大,说明裂纹扩展速率快,焊缝和热影响区的抗裂纹扩展性较基体差.     

焊接速度对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响

采用电子束焊接的方法,实现了15mm TC18钛合金厚板的焊接。利用光学显微镜、扫描电镜及透射电子显微镜对接头的宏观形貌、显微组织及断口特征进行分析,并用电子万能试验机测试了接头的疲劳性能,研究了不同焊接速度(10 mm/s、20mm/s、30mm/s)对TC18钛合金厚板电子束焊接接头疲劳性能的影响。结果表明,焊缝熔合区主要由柱状的β相和针状的α马氏体相组成。随着焊接速度的增加,焊缝区上熔宽、中熔宽、下熔宽都呈明显减少,焊缝区晶粒细化,导致焊接接头疲劳性能增加。在Nf =107时,随焊接速度从10mm/s增加到30mm/s,焊缝疲劳极限提高近29%。接头疲劳试验断口可分为疲劳裂纹源区、裂纹扩展区和裂纹瞬断区三个典型区域,疲劳裂纹都起源于试件表面,随着焊接速度增大,瞬断区占的比例减小,疲劳性能增强。